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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 食品冷藏陳列柜的節(jié)能研究與設(shè)備創(chuàng)新
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”省賽作品
- 小類：
- 生命科學(xué)
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡(jiǎn)介：
- 食品安全關(guān)系到國(guó)計(jì)民生，冷藏陳列柜是食品冷鏈的末端環(huán)節(jié)。本項(xiàng)目圍繞冷藏陳列柜的節(jié)能和低溫控制展開(kāi)，依次從“問(wèn)題提出、方案確定、模型研發(fā)”三方面進(jìn)行闡述。結(jié)果表明：1.通過(guò)玻璃門和風(fēng)幕的共同作用，可有效降低食品冷藏陳列柜使用過(guò)程能耗；2.將隔板內(nèi)部空間設(shè)計(jì)成漸縮風(fēng)道，可優(yōu)化風(fēng)幕的氣流組織；3.采用變頻器風(fēng)扇系統(tǒng)的風(fēng)幕裝置，可降低運(yùn)行能耗；4.增設(shè)自動(dòng)感應(yīng)系統(tǒng)來(lái)防止玻璃門無(wú)人值守情況下長(zhǎng)時(shí)間敞開(kāi)。
- 詳細(xì)介紹：
- 食品安全關(guān)系到國(guó)計(jì)民生，低溫流通是影響食品品質(zhì)的重要因素，冷藏陳列柜是低溫流通中的末端—銷售環(huán)節(jié)。為了給消費(fèi)者營(yíng)造一個(gè)相對(duì)輕松的購(gòu)物環(huán)境、提供良好的展示效果、延長(zhǎng)食品的貨架期，許多大型商場(chǎng)和超市都大量使用了敞開(kāi)式食品冷藏陳列柜，食品冷藏陳列柜的耗電量約占超市運(yùn)營(yíng)耗電量2/3，同時(shí)由于敞開(kāi)式食品冷藏陳列柜與外界環(huán)境的封閉性較差，柜內(nèi)約有50%-70%的冷量因此損失。本研究圍繞冷藏陳列柜的節(jié)能研究展開(kāi)，依次從“問(wèn)題提出、方案確定、模型研發(fā)”三方面進(jìn)行闡述，并進(jìn)行設(shè)備創(chuàng)新。具體內(nèi)容如下： 1.“問(wèn)題提出”部分：通過(guò)到超市的實(shí)地調(diào)研，指出了食品冷藏陳列柜在空氣幕應(yīng)用節(jié)能方面主要存在的五個(gè)問(wèn)題：阻擋內(nèi)外氣體熱交換的缺陷；風(fēng)幕氣流組織形式的缺陷；風(fēng)幕氣體流速的缺陷；風(fēng)幕出風(fēng)量的缺陷；玻璃門操作系統(tǒng)的缺陷。 2．“方案確定”部分：通過(guò)研究小組討論分析，對(duì)上述問(wèn)題確定了解決方案：通過(guò)玻璃門和風(fēng)幕的共同作用來(lái)阻擋內(nèi)外氣體熱交換的節(jié)能食品冷藏陳列柜，使得食品冷藏陳列柜的能耗在運(yùn)行過(guò)程中有顯著的降低；利用擱板內(nèi)部空間作為風(fēng)道，擱板前端作為出風(fēng)口，從而只需要較小的風(fēng)速就可以達(dá)到風(fēng)幕的效果；采用變頻器風(fēng)扇系統(tǒng)的風(fēng)幕裝置，風(fēng)扇轉(zhuǎn)速隨著玻璃門開(kāi)啟度的減小而減速，可以降低運(yùn)行能耗；利用漸縮風(fēng)道對(duì)氣流加速的食品冷藏陳列柜用氣流加速裝置；增設(shè)自動(dòng)感應(yīng)系統(tǒng)來(lái)防止玻璃門無(wú)人操作情況下長(zhǎng)時(shí)間敞開(kāi)，在降低能耗的同時(shí)，還保證了食品環(huán)境溫度。 3.“模型研發(fā)”部分：研究小組依次采取數(shù)值模擬、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證、3D系統(tǒng)制圖、平面尺寸圖、模型訂做，完成本作品。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 1.作品目的：設(shè)計(jì)出新型食品冷藏陳列柜，在降低能耗的同時(shí)，保證食品的低溫環(huán)境。 2.基本思路：本研究圍繞冷藏陳列柜的節(jié)能研究展開(kāi)，依次從“問(wèn)題提出、方案確定、模型研發(fā)”三方面進(jìn)行闡述，并進(jìn)行設(shè)備創(chuàng)新。 3.創(chuàng)新點(diǎn)：①通過(guò)玻璃門和風(fēng)幕的共同作用來(lái)阻擋內(nèi)外氣體熱交換的節(jié)能食品冷藏陳列柜；②利用擱板內(nèi)部空間作為風(fēng)道；③食品冷藏陳列柜用氣流加速裝置；④食品冷藏陳列柜用變頻器風(fēng)扇系統(tǒng)；⑤食品冷藏陳列柜玻璃門自動(dòng)感應(yīng)系統(tǒng)。 4.技術(shù)關(guān)鍵：① 一種新型的節(jié)能食品冷藏陳列柜。陳列柜玻璃門開(kāi)啟時(shí)，開(kāi)啟部分的風(fēng)幕自動(dòng)打開(kāi)，通過(guò)玻璃門和風(fēng)幕的共同作用來(lái)阻擋內(nèi)外氣體的熱交換，從而達(dá)到節(jié)能的目的；② 一種新型的食品冷藏陳列柜風(fēng)幕裝置。在上述裝置基礎(chǔ)上，對(duì)其風(fēng)幕裝置進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)。利用陳列柜內(nèi)部的冷空氣，作為風(fēng)幕氣體來(lái)源，分別從陳列柜上下端與玻璃門接口處、擱板的前端部分作為出風(fēng)口，風(fēng)向與玻璃門平行，從而以較小風(fēng)速達(dá)到風(fēng)幕的效果；③ 食品冷藏陳列柜用氣流加速裝置。利用風(fēng)扇和漸縮風(fēng)道對(duì)陳列柜內(nèi)部的冷空氣進(jìn)行加速，作為風(fēng)幕氣體來(lái)源，從而最大限度地節(jié)約了風(fēng)幕動(dòng)力能耗，達(dá)到節(jié)能的效果；④ 食品冷藏陳列柜用變頻器風(fēng)扇系統(tǒng)。采用變頻器風(fēng)扇，并將其與玻璃門開(kāi)啟度相關(guān)聯(lián)，從而使得不同的開(kāi)啟度風(fēng)速的轉(zhuǎn)速不同，最大限度地節(jié)約了風(fēng)扇能耗，達(dá)到節(jié)能的效果；⑤ 食品冷藏陳列柜玻璃門自動(dòng)感應(yīng)系統(tǒng)。在玻璃門范圍內(nèi)一定時(shí)間內(nèi)無(wú)物體穿過(guò)，則自動(dòng)關(guān)閉，從而防止未使用階段長(zhǎng)時(shí)間開(kāi)門的狀況，保證食品的冷藏溫度，也達(dá)到了節(jié)能的效果。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- ①通過(guò)利用玻璃門和風(fēng)幕阻擋氣體熱質(zhì)交換，設(shè)計(jì)出玻璃門和風(fēng)幕共存的食品冷藏陳列柜； ②將擱板內(nèi)部設(shè)計(jì)為漸縮風(fēng)道，在其頂端設(shè)為出風(fēng)口，從而以較小風(fēng)速達(dá)到風(fēng)幕效果，減低動(dòng)力裝置能耗； ③將變頻器風(fēng)扇與玻璃門開(kāi)啟度結(jié)合，開(kāi)啟的變化度引起風(fēng)扇轉(zhuǎn)速變化，減小風(fēng)扇能耗； ④裝設(shè)自動(dòng)感應(yīng)器，當(dāng)玻璃門范圍內(nèi)一定時(shí)間內(nèi)無(wú)物體穿過(guò)時(shí)自動(dòng)關(guān)閉，防止無(wú)人情況下長(zhǎng)時(shí)間開(kāi)門。本作品內(nèi)容技術(shù)優(yōu)于國(guó)內(nèi)現(xiàn)有水平。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 2011年，浙江舟山，浙江海洋學(xué)院，挑戰(zhàn)杯大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品選拔賽，一等獎(jiǎng)； 2010年，浙江舟山，浙江海洋學(xué)院船建學(xué)院，第二屆結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與模型制作大賽，一等獎(jiǎng)
作品所處階段
- 作品現(xiàn)處于中試階段。目前已完成數(shù)值模擬、3D模型設(shè)計(jì)、平面尺寸圖、模型制作。
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 一次總算或技術(shù)入股
作品可展示的形式
- 模型、圖紙、現(xiàn)場(chǎng)演示、圖片、錄像
使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 該作品屬于食品低溫流通過(guò)程中銷售環(huán)節(jié)的終端設(shè)備節(jié)能研究與設(shè)備創(chuàng)新，對(duì)食品冷藏陳列柜目前運(yùn)行中存在的五個(gè)能耗的問(wèn)題分別研究解決，并進(jìn)行了設(shè)備創(chuàng)新。技術(shù)優(yōu)于國(guó)內(nèi)現(xiàn)有水平，主要應(yīng)用于商場(chǎng)超市等場(chǎng)所，可以顯著降低能耗，保障食品安全，具有潛在的市場(chǎng)開(kāi)發(fā)應(yīng)用前景和實(shí)施轉(zhuǎn)化的可能性。
同類課題研究水平概述
- 1.國(guó)外研究現(xiàn)狀 研究風(fēng)幕的先驅(qū)是美國(guó)學(xué)者Hayes等人。研究表明，風(fēng)幕的流動(dòng)與換熱受許多因素的影響，如射流速度、射流溫度、射流初始紊流度、風(fēng)幕寬度、敞口高度與寬度、風(fēng)幕兩側(cè)的壓力與溫度差等。其中，射流速度與射流溫度為主要影響因素。 冷風(fēng)幕的流動(dòng)屬于大空間內(nèi)的低溫卷吸射流（射流出口處的雷諾數(shù)在2200左右），目前多數(shù)文獻(xiàn)有對(duì)熱射流、垂直射流、等溫射流的研究進(jìn)行報(bào)道，但很少有單獨(dú)研究其流動(dòng)機(jī)理。對(duì)于陳列柜所涉及的冷射流，Wesozow ski等進(jìn)行了可視化試驗(yàn).結(jié)果表明，冷風(fēng)從出風(fēng)口射出后很快變成紊流，并形成羽狀的流動(dòng)分布，加劇了冷射流對(duì)外界熱空氣的卷吸作用，使換熱強(qiáng)化能耗增加。同時(shí)還提出一種新的送風(fēng)格柵設(shè)計(jì)方案以降低射流出口的紊流度，強(qiáng)化風(fēng)幕隔熱功能。Stribing等還對(duì)立式陳列柜風(fēng)幕流型進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，北送風(fēng)的水平方向向空氣流對(duì)風(fēng)幕的垂直方向空氣流有很大影響，重力與表面粘性力的聯(lián)合作用使風(fēng)幕的流動(dòng)向柜內(nèi)側(cè)偏轉(zhuǎn)，建議取消背送風(fēng)以減少其對(duì)風(fēng)幕流動(dòng)的干擾。然而，得出的多是定性的結(jié)論，缺乏定量的依據(jù)，其試驗(yàn)研究有待進(jìn)一步。 2.國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀 近年來(lái)，國(guó)內(nèi)已成功地將數(shù)值計(jì)算與實(shí)驗(yàn)研究結(jié)合起來(lái)，為陳列柜的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了可靠的依據(jù)。劉東毓等以陳列柜為研究對(duì)象，模擬陳列柜內(nèi)的二位穩(wěn)態(tài)氣流流動(dòng)狀況，在考慮了自然對(duì)流對(duì)空氣流場(chǎng)影響的基礎(chǔ)上，對(duì)陳列柜內(nèi)的混合對(duì)流進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算，揭示了陳列柜內(nèi)混合對(duì)流的流型和傳熱機(jī)理，并進(jìn)一步研究了出口風(fēng)速對(duì)陳列柜內(nèi)空氣流型的影響，得出了陳列柜的冷風(fēng)幕對(duì)陳列柜的性能有很大影響的結(jié)論。宴剛等以臥式陳列柜為研究對(duì)象，研究冷風(fēng)幕的射流出口速度太大會(huì)增加冷量損失，太小會(huì)導(dǎo)致環(huán)境中的空氣侵入與柜內(nèi)空氣混合，同樣增加冷量損失。穆景陽(yáng)等采用有限元法，建立了臥式陳列柜風(fēng)幕系統(tǒng)的CFD模型，并進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。管天等試驗(yàn)研究了立式陳列柜風(fēng)幕送風(fēng)速度對(duì)其溫度分布的影響。結(jié)果表明，降低其內(nèi)風(fēng)幕的送風(fēng)速度或提高其外風(fēng)幕的送風(fēng)速度可使風(fēng)幕向柜內(nèi)側(cè)偏移，減少冷風(fēng)幕的外溢，提高風(fēng)幕封閉敞口的能力，改善陳列柜的性能。
